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[科技日報]解鎖農作物的生命密碼

探訪中國農作物基因資源與基因改良重大科學工程項目

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  位于北京市海淀區中關村南大街12號中國農業科學院院內的作物科學研究所重大科學工程樓,即使是在建成16年后的今天,外表看起來也頗為壯觀。

  鮮為人知的是,這里擁有著世界先進、國內領先的作物基因資源與基因改良研究核心設施和技術平臺。

  植物育種是一個緩慢的過程。使用傳統的育種技術開發新的作物——抗旱、抗病、產量更高、營養更豐富,可能需要10年或更長時間。

  隨著更便宜、更強大技術——現代育種方法的出現,快速改良全球作物的機會之門被打開。

  基因支持著生命的基本構造及其具備的功能,記錄和儲存著生命從物種演化到個體生長發育的遺傳變異的全部信息。

  “‘中國農作物基因資源與基因改良重大科學工程項目’是我國農業和生物領域第一個國家重大科學工程,是我國農業科學基礎研究與應用基礎研究領域能力建設的重大進步和標志性工程?!敝袊こ淘涸菏?、中國農業科學院副院長萬建民接受科技日報記者專訪時表示。

  “我國是世界上農作物基因資源最豐富的國家之一,保存數量居世界第二位,遺傳多樣性十分豐富,其中蘊藏著大量的、具有重大應用前景的功能基因?!比f建民說。

  由中國農業科學院承建的“中國農作物基因資源與基因改良重大科學工程項目”(以下簡稱“重大科學工程”)首要任務就是要建設世界一流的、大規模、高效率進行作物基因資源與基因改良研究的現代化設施平臺與技術平臺。

  “這個平臺包括高質量文庫構建、分子標記和遺傳多樣性研究平臺,快速、準確、高效進行種質資源基因鑒定平臺,基因克隆與功能研究平臺,快速、高效的分子育種平臺和生物信息平臺等。迄今為止,‘重大科學工程’中已有50萬元以上應對外開放大型科研儀器51臺(套),50萬元以下可對外開放的儀器數量140臺(套)。比如,中國農業科學院作物科學研究所研發了科研儀器共享平臺運行管理系統,包括儀器設備預約、DNA測序管理、科研試劑耗材采購3個子系統?!比f建民說。

  利用這些設施與技術平臺,“重大科學工程”累計為全國27個省、自治區、直轄市的223家科研院所、大專院校及企業提供技術服務150萬份次,累計支撐465個各級各類科技計劃(項目/課題)的研究,提供專業技術培訓285次累計6200人次。

  “依托‘重大科學工程’,研究人員分離克隆了生育期、育性、株型、適應性、養分高效利用等重要性狀基因,明確其功能及表達調控網絡,為育種提供了基因和材料。比如,解析了水稻株型調控與抗褐飛虱的分子機制;解析了3000份水稻核心種質資源的基因組變異等?!比f建民說。

  在此基礎上,研究人員創新農作物種質資源精準鑒定、雜種優勢利用、轉基因育種、基因編輯等核心技術,獲得優質節水小麥、矮敗小麥、抗病水稻、雜交玉米、高產大豆、轉基因抗蟲棉、高產抗蟲三系雜交棉、轉植酸酶基因玉米、轉基因抗蟲玉米、耐除草劑大豆等標志性成果。

  這些成果推廣使用后,田間表現十分優異?!爸卮罂茖W工程”主持培育小麥、玉米、大豆、水稻等作物新品種184個,其中國審(認、鑒)品種42個,年推廣應用面積2000多萬畝。

  “中麥175分別創造北部冬麥區水地及陜西省和甘肅省旱地高產紀錄;中麥895曾兩次創造陜西省水地高產紀錄;中黃13大豆品種已連續9年穩居全國大豆年種植面積之首,累計推廣面積1億多畝……”萬建民如數家珍。

  在創造紀錄的同時,這些新品種也創造了巨大的社會經濟效益。

  中麥175累計推廣約4000萬畝,社會經濟效益35億元;綠豆新品種中綠3號、中綠4號、中綠5號,據不完全統計,近4年在18個省份累計種植1620.5萬畝,增產2.7億公斤,增收超25億元……

  萬建民表示,“重大科學工程”意義重大,使我國具備了世界水平的大規模、高通量和高效率開展農作物基因資源與基因改良研究的現代化設施,更使我國農作物基因資源與基因改良研究躋身世界前列。

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